論文の概要: On-demand electrical control of spin qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.06679v2
• Date: Fri, 18 Mar 2022 09:03:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-28 20:54:46.287638
• Title: On-demand electrical control of spin qubits
• Title（参考訳）: スピン量子ビットのオンデマンド電気制御
• Authors: Will Gilbert, Tuomo Tanttu, Wee Han Lim, MengKe Feng, Jonathan Y. Huang, Jesus D. Cifuentes, Santiago Serrano, Philip Y. Mai, Ross C. C. Leon, Christopher C. Escott, Kohei M. Itoh, Nikolay V. Abrosimov, Hans-Joachim Pohl, Michael L. W. Thewalt, Fay E. Hudson, Andrea Morello, Arne Laucht, Chih Hwan Yang, Andre Saraiva, Andrew S. Dzurak
• Abstract要約: シリコン量子ドットにおけるスピンと電子の軌道運動の間のエンフスウィッチ可能な相互作用を可能にする手法を実証する。 シリコン中の相対論的スピン軌道相互作用の自然弱い効果は、ナノ構造中の電子のエネルギー量子化を制御することによって3桁以上の大きさで強化される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.49813399226871663
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Once called a "classically non-describable two-valuedness" by Pauli , the electron spin is a natural resource for long-lived quantum information since it is mostly impervious to electric fluctuations and can be replicated in large arrays using silicon quantum dots, which offer high-fidelity control. Paradoxically, one of the most convenient control strategies is the integration of nanoscale magnets to artificially enhance the coupling between spins and electric field, which in turn hampers the spin's noise immunity and adds architectural complexity. Here we demonstrate a technique that enables a \emph{switchable} interaction between spins and orbital motion of electrons in silicon quantum dots, without the presence of a micromagnet. The naturally weak effects of the relativistic spin-orbit interaction in silicon are enhanced by more than three orders of magnitude by controlling the energy quantisation of electrons in the nanostructure, enhancing the orbital motion. Fast electrical control is demonstrated in multiple devices and electronic configurations, highlighting the utility of the technique. Using the electrical drive we achieve coherence time $T_{2,{\rm Hahn}}\approx50 \mu$s, fast single-qubit gates with ${T_{\pi/2}=3}$ ns and gate fidelities of 99.93 % probed by randomised benchmarking. The higher gate speeds and better compatibility with CMOS manufacturing enabled by on-demand electric control improve the prospects for realising scalable silicon quantum processors.
• Abstract（参考訳）: ポーリは、電子スピンを "classly non-decribable two-valuedness" と呼ぶが、電子スピンは、電気的揺らぎにほとんど依存せず、高忠実性制御を提供するシリコン量子ドットを用いて大きな配列で複製できるため、長寿命の量子情報のための天然資源である。 逆説的に、最も便利な制御戦略の1つは、スピンと電場の間の結合を人工的に強化するためにナノスケール磁石を統合することである。 ここでは、マイクロマグネットを使わずに、スピンとシリコン量子ドット中の電子の軌道運動の間の電子交換可能な相互作用を可能にする技術を示す。 シリコンにおける相対論的スピン軌道相互作用の自然な弱効果は、ナノ構造中の電子のエネルギー量子化を制御し、軌道運動を増強することによって3桁以上も増大する。 高速電気制御は、複数のデバイスと電子構成で実証され、この技術の有用性を強調する。 電気駆動を使用すると、コヒーレンス時間$t_{2,{\rm hahn}}\approx50 \mu$s、${t_{\pi/2}=3}$ nsの高速単量子ゲート、ランダム化ベンチマークにより調査された99.93 %のゲートフィデリティが得られる。 オンデマンドの電気制御によって実現された高ゲート速度とCMOS製造との互換性の向上により、スケーラブルなシリコン量子プロセッサの実現が期待できる。

関連論文リスト

• Impact of electrostatic crosstalk on spin qubits in dense CMOS quantum dot arrays [0.2529650288460727]
  現在のCMOSスピン量子ビットプロセッサは、量子ドットを定義するための密度の高いゲートアレイで構成されている。 小さいが大きさのスピン軌道相互作用は、この静電クロストークをスピンg因子に転送することができる。 9つの異なるCMOSデバイスで測定された数十個のスピン量子ビットからのスタークシフトを研究することで、電場が電子のスピンとどのように結合するかを説明する理論的なフレウワークを開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-04T22:44:24Z)
• Coherent spin-valley oscillations in silicon [0.0]
  我々は、Siのスピン-バレー結合がSiの電子スピンのコヒーレント制御を可能にすることを示した。 交流磁場や電場を伴わないSi/SiGe二重量子ドットにおける有効単電子スピン状態と2電子スピン状態のコヒーレントなコヒーレントな操作を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-29T18:57:24Z)
• An electron-spin qubit platform assembled atom-by-atom on a surface [5.2557648054493065]
  原子間構造,コヒーレント操作,および表面上の複数の電子スピン量子ビットの読み出しを示すことにより,原子スケールの量子ビットプラットフォームを実証する。 我々の研究はアングストロームスケールの量子ビットプラットフォームの構築であり、そこでは電子スピンアレイを用いた量子関数が表面上に原子単位で構築された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-23T01:04:24Z)
• Quantum control of nuclear spin qubits in a rapidly rotating diamond [62.997667081978825]
  固体中の核スピンは環境に弱く結合し、量子情報処理と慣性センシングの魅力的な候補となる。 我々は、原子核スピンコヒーレンス時間よりも高速で1,kHzで物理的に回転するダイヤモンド中の光核スピン偏光と原子核スピンの高速量子制御を実証した。 我々の研究は、それまで到達不可能だったNV核スピンの自由を解放し、量子制御と回転センシングに対する新しいアプローチを解き放つ。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-27T03:39:36Z)
• Single electrons on solid neon as a solid-state qubit platform [10.980660117562438]
  新しいqubitプラットフォームは、長いコヒーレンス、高速な操作、大規模なスケーラビリティを具現化している。 電子-オン-ソリッド・ネオン量子ビットは、既に電荷量子ビットとして技術の状態の近くで機能している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-18T19:35:16Z)
• Fast high-fidelity single-qubit gates for flip-flop qubits in silicon [68.8204255655161]
  フリップフロップ量子ビットは、シリコン中の反平行ドナー結合電子とドナー核スピンを持つ状態において符号化される。 相互作用する電子スピンと核スピンによって形成されるマルチレベルシステムについて検討する。 低周波雑音下で高速かつロバストな単一ビットゲートを生成する最適制御方式を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-27T18:37:30Z)
• Electrically tuned hyperfine spectrum in neutral Tb(II)(Cp$^{\rm{iPr5}}$)$_2$ single-molecule magnet [64.10537606150362]
  分子電子レベルと核スピンレベルの両方を量子ビットとして用いることができる。 ドーパントを持つ固体系では、電場が核スピン量子ビットレベル間の間隔を効果的に変化させることが示されている。 この超微細スターク効果は量子コンピューティングにおける分子核スピンの応用に有用かもしれない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-31T01:48:57Z)
• Conditional quantum operation of two exchange-coupled single-donor spin qubits in a MOS-compatible silicon device [48.7576911714538]
  シリコンナノエレクトロニクスデバイスは、99.9%以上の忠実度を持つ単一量子ビット量子論理演算をホストすることができる。 イオン注入によりシリコン中に導入された単一のドナー原子に結合した電子のスピンに対して、量子情報は1秒近く保存することができる。 ここでは、シリコンに埋め込まれた31ドルPドナーの交換結合対における電子スピン量子ビットの条件付きコヒーレント制御を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-08T11:25:16Z)
• Quantum coherent spin-electric control in a molecular nanomagnet at clock transitions [57.50861918173065]
  ナノスケールでのスピンの電気的制御は、スピントロニクスのアーキテクチャ上の利点を提供する。 分子スピン材料における電場(E-場)感度の最近の実証が注目されている。 これまでに報告された電子場感度はかなり弱く、より強いスピン電結合を持つ分子をどうやって設計するかという問題を引き起こした。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-03T09:27:31Z)
• Optimal coupling of HoW$_{10}$ molecular magnets to superconducting circuits near spin clock transitions [85.83811987257297]
  我々は,HoW$_10$磁性クラスターの純および磁性希釈結晶とマイクロ波超伝導コプラナー導波路とのカップリングについて検討した。 以上の結果から, 分子系のスピン時計状態は, スピン光子相互作用の大きさと, 不要な磁気ノイズ源からの十分な分離を両立させる, 有望な戦略であることがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2019-11-18T11:03:06Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。